矿井提升设备选型
设计说明书
单位：天津电力检修公司京泰项目部专业：电气专业电机班
姓名：徐鸿德
日期：
矿井提升设备选型设计
设计资料和依据
主井提升：
1、矿井年产量An（万吨）：180万吨；
2、工作制度:年工作日br (天)：300天，每日工作t(小时)：14小时；
3、矿井开采水平数：1，井筒深度Hs(米)：180m；
4、提升方式：箕斗提升；
5、货载的散集密度（t/m3）：1t/m3。
6、介于矿井要求的年产量与实际井筒深度，所以决定在主井中采用两套提升设备。
目录
一、计算并选择提升容器3
二、计算并选择提升钢丝绳7
三、计算滚筒直径并选择提升机10
四、计算天轮直径并选择天轮13
五、提升机与井筒相对位置的计算14
六、电动机的预选18
七、提升设备的运动学及动力学计算20
八、提升机房的布置27
九、总结及参考文献28
一、计算并选择提升容器
立井提升容器主要是箕斗和罐笼。在同等条件下，箕斗与罐笼相比，质量小，占井筒断面小，装卸载快，提升能力大，电动机功率小，提升效率高，便于实现自动化。缺点是用途单一，需设置煤仓及装卸载设备，需另设辅助提升设备，井架较高，井筒较深。可根据矿井生产能力的大小确定提升容器的类型。提升容器的类型确定后，就要计算提升容器的容量，并从容器规格表中选择标准容器，也可根据现场要求自行设计非标准容器。
在矿井年产量、工作制度一定的情况下，可以选择大容量容器低速提升；也可以选择小容量容器高速提升。这两种提升方式，前者因容器大，所需提升钢丝绳直径粗，提升机直径大，电动机功率大，设备初期投资高；但运行电费低。后者则反之。在实际工作中确定提升方案时，要先对两种方案进行选型计算，从初期投资，运行电费等各方面进行技术经济比较，考虑现场特殊需要，确定经济合理的提升方案。在做方案设计时，可采用经济提升速度的方法。
（一）一般认为经济的提升速度为：
===H H v j 3.0)5.0~3.0( 4.53m/s （7-1）
式中 v j —经济提升速度，m/s ；
H —提升高度，m ； H=Hs+Hx+Hz=228m
Hx —卸载水平与井口高差，简称卸载高度，m ，箕斗：Hx=18~25m ，罐笼：
Hx=0；
Hx=24m
Hz —装载水平与井下运输水平高差，简称装载高度，m ，箕斗：Hz=18~25m ，罐笼：Hx=0；
Hz=24m
Hs —井筒高度，m 。 Hs=180m
对于井筒高度Hs<200m 时，采用H v j 3.0=；当Hs>600m 时，采用
H
v j 5.0=
一般情况下多取中间值，即H v j 4.0=进行计算为宜。对于改建矿井及利用积压的库存设备时，就可以不受上述的限制。
（二）根据经济提升速度，可估算一次提升循环时间：
=+++
=
θu H
a
T v
v
j
j
j 75.99s
（7-2）
式中 T j —根据经济提升速度估算的一次提升循环时间，s ；
a —提升加速度，m/s 2
，罐笼提升，a≤0.75m/s 2
，箕斗提升，a≤0.8m/s 2
；
a=0.8m/s 2
u —容器爬行阶段附加时间，箕斗提升可取10s ，罐笼提升可取5s ；
u=10s
θ—休止时间，箕斗及罐笼的休止时间见下表
θ=10s
箕斗休止时间
（三）一次合理的经济提升质量为：
==
t
b c m r j
f
n
j
T a A 3600 6.51t
（7-3）
式中 m j —一次合理的经济提升量，t ；
An —矿井年产量，t/a ；
An=90万t/a （主井）
c —提升不均衡系数，对于主井提升设备：有井底煤仓，c=1.1~1.15，无
井底煤仓，c=1.2；
c=1.2
a f —提升能力富裕系数，主井提升设备对第一水平应留有1.2的富裕系数；
b r —提升设备年工作时数，一般取b r =300d ； t —提升设备日工作小时数，一般取t=14h ；
根据计算所得，从下表-立井单绳箕斗规格表中选取一次提升质量与之相近的标准箕斗；写出所选箕斗的型号，容器质量（kg ），有效容积(m3)及两箕斗在井筒中的中心矩S （m ）等参数。
立井单绳箕斗规格表
箕斗型号JL-8，容器质量5500kg ，有效容积8.8m 3
及两箕斗在井筒中的中心矩2100mm 等。
实际一次提升质量m （吨）为： m=Vγ=8.8t
（7-4）
式中 m —所选标准箕斗的一次实际装载量；
V —标准箕斗的有效容积，m 3
； V=8.8m 3
γ—煤的松散密度，t/m 3
。
γ=1.0t/m 3
计算一次提升循环所需时间
==
a b T f
n r x cA tm 3600'
102.67s
（7-5）
由此可估算出完成生产任务所需提升速度的最小值：
=-+--
+-=2
4)]([)]([2`
2
'
'
aH
u u a T a
T v
x x m
θθ 2.88m/s （7-6）
可作为选择提升速度的依据，实际提升速度应根据实际所选提升机直径、减速器减速比、提升电动机的额定转速计算。关于选择见提升机及提升电动机的选择部分。
二、计算并选择提升钢丝绳
立井单绳缠绕式提升一般选用6×19的钢丝绳，如条件许可也可选用线接触钢丝绳或异型股钢丝绳。
钢丝绳品种选定后，就要具体确定钢丝绳的直径和型号参数。提升钢丝绳的选择按《煤矿安全规程》的规定，应采用最大静载荷来进行计算并考虑一定的安全系数。
各种提升设备用的钢丝绳，悬挂时的安全系数，必须符合下列规定：
ａ．专用于升降人员的钢丝绳，不低于9；
ｂ．升降人员和物料用的钢丝绳，升降人员时不低于9，混合提升时不低于9，升降物料时不低于7.5；
（一）计算钢丝绳最大静载荷Q max：
Q max=Q+Qz+pHc=mg+m z g+ m p gHc
式中 Q max—钢丝绳最大静载荷，N
Q—一次提升货载的重力，N
Qz—容器自身的重力，N，
m z—提升容器自身质量，kg
m z=5500kg
p—钢丝绳每米重力，N/m；
m p—提升钢丝绳每米质量，
g—重力加速度，m/s 2；g=10 m/s 2
Hc—钢丝绳最大悬垂长度，m，Hc=H j+Hs+Hz=234m （7-10）；
Hs—井筒深度，m；Hs=180m
Hz—装载高度，m，
罐笼提升，Hz=0
箕斗提升，Hz=18m~25m；Hz=24m
H j—井架高度，在尚未精确确定时，可按下面数值选取：罐笼提升，H
j
=15m~25m ；箕斗提升，H j =30m~35m 。 H j =30m
（二）计算钢丝绳每米质量m p ：
m p ≥
=-+H m c
a B
z
g m m ρ
σ
5.93kg/m=5930N/100m
（7-13） 式中 m a —钢丝绳安全系数； m a =6.8 σB —钢丝绳的抗拉强度，Pa ；
σB =1700MPa
ρ0—钢丝绳密度，kg/m 3
，各钢丝绳密度见下表。选钢丝绳结构6×19，则
ρ0=9450 kg/m 3
钢丝绳密度表
kg/m 3
计算出钢丝绳每100米重力后,可从下表-钢丝绳规格表中选每100米重力稍大于的钢丝绳，并查出该绳全部钢丝破断力之和1190.0kN 及其它参数；
绳6×19股（1+6+12）绳纤维芯
（三）可按式（7-15）验算选定钢丝绳的实际安全系数：
c
z p
pH Q Q Q ++=7.58 ≥ m a =6.8 （7-15）
式中 Q p —所选钢丝绳所有钢丝破断力之和，kN ，在钢丝绳规格表中查取。 Q p =1190.0kN
若不小于规程规定,则此绳可用,写出钢丝绳标号:
6×19，直径为43 mm, 公称抗拉强度为1700Mpa ，钢丝总断面积701.6mm 2
，钢丝的韧性Ⅰ号，光面，右同向捻的钢丝绳，钢丝绳标号为：
钢丝绳6×19-43-1700-Ⅰ-光-右同GB1102-74 还要查出钢丝绳参考重力6630.0N/100m ；
若不满足规程规定，则需重选钢丝绳。可增大钢丝绳直径或加大 ，重新验算直到满足要求为止。